On the BICM Capacity
最佳的二进制标记，输入分布，和输入字母的所谓的位交织编码调制（BICM）的能力进行了分析，特别注意低信噪比（SNR）制度。对于8进制脉冲幅度调制（PAM）和0.75比特/符号，折叠二进制码导致比二进制反射格雷码（BRGC）和自然二进制码（NBC）更高的容量。如果适当地选择输入符号分布，则可以几乎完全消除加性高斯白噪声（AWGN）容量和具有BRGC的BICM容量之间的1dB差距。一阶渐近的BICM容量为任意输入字母和分布，尺寸，均值，方差和二进制标签。这些渐近性用于定义BICM的一阶最优（FOO）星座，即使BICM达到香农极限$-1.59 \tr{dB}$的星座。它示出的$\Eb/N_0$所需的可靠传输在渐近低速率BICM可以高达无穷大，均匀的输入分布和8-PAM只有72类的二进制标号与不同的一阶渐近行为，这个数字减少到只有26个8进制相移键控（PSK）。对BICM的FOO星座问题也给出了一个一般性的回答：使用Hadamard变换，发现对于均匀输入分布，BICM的星座是FOO当且仅当它是超立方体的线性投影。基于PAM或正交幅度调制输入字母表的星座是FOO，当且仅当它们被NBC标记时;如果星座是基于PSK输入字母表的，如果输入字母表有四个以上的点，它永远不会是FOO，不管标记如何。
2010-12-08 cs.IT math.IT
On the BICM Capacity
最佳的二进制标记，输入分布，和输入字母的所谓的位交织编码调制（BICM）的能力进行了分析，特别注意低信噪比（SNR）制度。对于8进制脉冲幅度调制（PAM）和0.75比特/符号，折叠二进制码导致比二进制反射格雷码（BRGC）和自然二进制码（NBC）更高的容量。如果适当地选择输入符号分布，则可以几乎完全消除加性高斯白噪声（AWGN）容量和具有BRGC的BICM容量之间的1dB差距。一阶渐近的BICM容量为任意输入字母和分布，尺寸，均值，方差和二进制标签。这些渐近性用于定义BICM的一阶最优（FOO）星座，即使BICM达到香农极限$-1.59 \tr{dB}$的星座。它示出的$\Eb/N_0$所需的可靠传输在渐近低速率BICM可以高达无穷大，均匀的输入分布和8-PAM只有72类的二进制标号与不同的一阶渐近行为，这个数字减少到只有26个8进制相移键控（PSK）。对BICM的FOO星座问题也给出了一个一般性的回答：使用Hadamard变换，发现对于均匀输入分布，BICM的星座是FOO当且仅当它是超立方体的线性投影。基于PAM或正交幅度调制输入字母表的星座是FOO，当且仅当它们被NBC标记时;如果星座是基于PSK输入字母表的，如果输入字母表有四个以上的点，它永远不会是FOO，不管标记如何。
2010-12-08 cs.IT math.IT
BICM-compatible Rate Adaptive Geometric Constellation Shaping Using Optimized Many-to-one Labeling
提出并实验验证了一种与BICM兼容的速率自适应几何星座整形方案，通过优化QAM点位置和标签实现高信息速率，在非线性信道中性能与PAS相当，并显著优于传统QAM。
2024-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
On Probabilistic Shaping of Quadrature Amplitude Modulation for the Nonlinear Fiber Channel
研究了多跨光通信系统的概率整形的不同方面。首先，加性高斯白噪声（AWGN）信道的数值分析研究了使用少量的输入概率质量函数（PMF）的信噪比（SNR）的范围，而不是优化每个SNR的星座整形的效果。它示出，如果一个小的惩罚，最多0.1 dB的SNR的完整的成形增益是可以接受的，只有两个成形的PMF需要每个正交幅度调制（QAM）在一个大的SNR范围。对于64 QAM输入的多跨波分复用（WDM）光纤系统，在1400 ~ 3000 km的距离内，只需要一个保偏光纤就可以在均匀输入上获得大的增益。使用最近开发的理论模型，扩展高斯噪声（GN）模型和全场分步模拟，我们说明了光纤传播后的有效SNR的概率整形的后果。我们的研究结果表明，对于一个固定的平均光发射功率，整形增益获得的光纤放大器和调制无关的非线性干扰（NLI）的噪声贡献，而整形同时导致罚款，因为它导致增加NLI。然而，发现这种非线性整形损耗具有相对较小的影响，并且使用调制相关GN模型优化整形的PMF证实了针对AWGN找到的PMF对于多跨光纤系统也是一个很好的选择。
2016-07-28 cs.IT math.IT
Sensitivity Gains by Mismatched Probabilistic Shaping for Optical Communication Systems
正交幅度调制（QAM）的概率整形用于增强光通信系统的灵敏度。通过16QAM和64QAM的整形，在背靠背实验中分别证明了0.43 dB和0.8 dB的灵敏度增益。此外，数值模拟被用来证明的鲁棒性的概率整形之间的不匹配的星座使用和信道的信噪比（SNR）。据发现，接受0.1 dB的SNR惩罚，只有四个成形分布需要支持这些增益为64 QAM。
2015-12-05 cs.IT math.IT
Probabilistic Shaping for the AWGN Channel
在本报告中，我们研究了具有固定信号星座的加性高斯白噪声信道上的通信。我们测量我们可以通过这个信道发送多少信息，以及如何通过改变输入概率分布来提高通信速率。更确切地说，我们研究了从麦克斯韦-玻尔兹曼分布，Blahut-Arimoto算法和约束版本的Blahut-Arimoto算法获得的互信息。我们强调的事实，麦克斯韦-玻尔兹曼分布不是最佳的。我们还观察到，Blahut-Arimoto算法没有给我们最好的互信息超过SNR。为了获得固定SNR的最佳分布，我们必须实现Blahut-Arimoto算法的约束版本。
2023-02-16 cs.IT math.IT
Spectral shaping with low resolution signals
我们的目的是调查的影响，低分辨率的数字到模拟转换器（DAC）在发射机和低分辨率的模拟到数字转换器（ADC）在所需的带宽和所需的信噪比（SNR）的接收机。特别是，我们考虑的极端情况下，只有1位的分辨率（过采样），我们提出了一个单载波系统架构，最大限度地减少频谱占用和所需的SNR的1位信号。此外，接收器被优化以考虑两端量化的影响。通过模拟，我们表明，尽管粗量化，足够的频谱限制仍然是可以实现的。
2017-06-27 cs.IT math.IT
A Simple Nonlinearity-Tailored Probabilistic Shaping Distribution for Square QAM
针对非线性光纤信道，研究了一种性能优于Maxwell-Boltzmann的概率成形分布。在200 km非线性光纤传输后，报告了DP-256 QAM和DP-1024 QAM的0.1比特/符号MI或0.2 dB SNR的额外增益。
2017-10-12 cs.IT math.IT
Perturbation-based Sequence Selection for Probabilistic Amplitude Shaping
本研究提出了一种用于概率幅度整形的符号依赖型序列选择度量及对应的信噪比增益预测方法，在单偏振256-QAM长距光纤传输场景下实现了0.5 dB的SNR增益。
2024-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
Increasing Achievable Information Rates via Geometric Shaping
可压缩的信息速率被用作通过几何成形来设计新颖的调制格式的度量。建议的几何形状的256元星座实现高达1.18 dB的SNR增益。
2018-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
Experimental Comparison of Probabilistic Shaping Methods for Unrepeated Fiber Transmission
本文研究了概率整形对背靠背结构和非重复非线性光纤传输中有效信噪比（SNR）和可达信息速率（AIR）的影响。对于背靠背，各种形状的正交幅度调制（QAM）分布被发现具有相同的实现惩罚均匀输入。通过在传输实验中证明，在固定的平均发射功率下，整形QAM输入导致比均匀输入更低的有效SNR，我们在实验上证实了整形增强了光纤非线性。然而，最终发现整形增加了AIR，这是最相关的品质因数，因为它与频谱效率直接相关。在这些整形增益的非线性光纤信道的详细研究中，四种策略优化QAM输入分布进行了评估和实验比较波分复用（WDM）系统。第一整形方案基于线性加性高斯白噪声信道生成麦克斯韦-玻尔兹曼（MB）分布。第二种策略使用Blahut-Arimoto算法来优化基于分步傅立叶方法的信道模型的无约束QAM分布。在第三种和第四种方法中，MB形QAM和无约束QAM通过增强型高斯噪声（EGN）模型进行优化。虽然绝对整形增益被发现是相对较小的，EGN优化的无约束分布的线性AWGN优化的MB分布的相对改善高达59%。在9通道和满载WDM实验中观察到这种一般行为。
2017-11-08 cs.IT math.IT
Joint Learning of Probabilistic and Geometric Shaping for Coded Modulation Systems
我们介绍了一种可训练的编码调制方案，使联合优化的逐位互信息（BMI），通过概率整形，几何整形，位标记，和解映射的特定信道模型和广泛的信噪比（SNR）。与概率幅度整形（PAS）相比，所提出的方法不限于对称概率分布，可以针对任何信道模型进行优化，并且以任何码率$k/m$工作，$m$是每个信道使用的比特数，$k$是从$1$到$m-1$的范围内的整数。所提出的方案使得能够学习由SNR确定的星座几何形状和概率分布的连续体。此外，利用神经网络（NN）扩展了具有Maxwell-Boltzmann（MB）作为成形分布的PAS架构，该神经网络根据SNR控制正交幅度调制（QAM）星座的MB成形，使得能够学习用于QAM的MB分布的连续体。在加性高斯白噪声（AWGN）和非匹配瑞利块衰落（RBF）信道下，对所提出的联合概率和几何成形方案进行了仿真.
2020-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Protograph-Based LDPC Code Design for Probabilistic Shaping with On-Off Keying
本文研究了基于原模图的LDPC码在AWGN信道中的应用。OOK调制符号的非均匀分布被认为是为了提高功率效率，特别是对于低SNR。为此，提出了一种基于分时的特定发射机架构，该架构允许对（一些）OOK调制符号进行概率整形。定制的基于原模图的LDPC码设计优于具有统一信令和现成码的标准方案，对于0.25比特/信道使用的传输速率为1.1 dB。
2019-01-10 cs.IT math.IT
Golden Angle Modulation: Approaching the AWGN Capacity
在这项工作中，例如，未来一代蜂窝，微波链路，或光纤系统，我们提出了一种新的几何形状设计的黄金角度调制（GAM）的基础上（双）截断高斯输入分布。相对于[1]、[2]中介绍的两个关键GAM方案，该设计在全信噪比（SNR）范围内提高了互信息（MI）和峰均功率比。受所提出的几何形状的启发，还建议了一种更简单的SNR相关的设计。性能数值评估相对于MI和比较与经典的调制方案。利用所提出的设计，即使对于相对适度的目标频谱效率，SNR也可以相对于经典正交幅度调制而降低。由于GAM设计可以接近高斯信道容量，因此期望提高功率/能量效率。
2018-02-27 cs.IT math.IT
On Optimum Enumerative Sphere Shaping Blocklength at Different Symbol Rates for the Nonlinear Fiber Channel
我们表明，0.9 dB的SNR改善，可以通过短块长度枚举球成形单跨度传输在56 GBd。对于更高的符号速率和更大数量的跨度，该增益消失。
2022-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Spectral Comb Shaping for Single Carrier Communication Signals by Polar Codes
School of Electronic Information and Communications, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学电子信息与通信学院）
本文提出一种极码信息索引选择方法，通过BPSK调制形成频谱梳形信号，可有效区分周期性干扰。引入梳形索引集约束，实现信号频谱周期性空洞和陷波，实验表明在周期性干扰和高斯白噪声下，信噪比有显著提升。
2026-09-10 cs.IT math.IT
Massive MIMO Precoding and Spectral Shaping with Low Resolution Phase-only DACs and Active Constellation Extension
在采用低分辨率D/A转换器（DAC）的多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中，非线性预编码和脉冲成形从算法和系统性能两个方面综合考虑。两个设计准则进行了研究：均方误差（MSE）与积极的星座扩展（ACE）和符号出错率（SER）。这两个配方解决的基础上的广义近似消息传递（GAMP）算法的修改版本。此外，理论性能的结果推导出基于状态演化分析的GAMP算法。基于MSE的技术被扩展为联合执行空中（OTA）频谱整形和频率选择性信道的预编码，其中频谱性能在发射机和接收机处被表征。仿真和分析结果表明，MSE为基础的方法产生相同的性能为SER为基础的配方在未编码的SER。分析结果提供了良好的性能预测到中等SNR。与标准线性方法相比，所提出的组合脉冲成形和预编码方法在检测以及频谱性能方面获得了实质性的改进。
2021-06-27 cs.IT math.IT
Analysis and Optimisation of Distribution Matching for the Nonlinear Fibre Channel
增强的高斯噪声模型被用来证明，由于现代概率整形方案的可变组合物的性质，光纤传输后的每块SNR显着变化。我们提出了一个非线性优化的分布匹配，提高了平均和最坏情况下的SNR分别为0.14和0.22 dB。
2019-07-05 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Wyner-Ziv/Dirty Paper coding by modulo-lattice modulation
利用分离原理可以最优地解决信源编码与解码器边信息的组合（Wyner-Ziv问题）和信道编码与编码器边信息的组合（Gel'fand-Pinsker问题）。在这项工作中，我们提出了一种替代方案的二次高斯的情况下，合并源和信道编码。该方案通过对模拟信号源进行模格调制来实现最佳性能。因此，它节省了量化和信道解码的复杂性，并且仅保留了“成形”的任务。此外，对于高信噪比（SNR），该方案接近最佳性能使用SNR无关的编码器，因此它是鲁棒的未知的信噪比在编码器。
2008-12-17 cs.IT math.IT
Geometric constellation shaping for wireless optical intensity channels: An information-theoretic approach
针对 IM/DD 光无线强度信道，提出由类指数等概率电平构成的几何星座成形方法，证明其高 SNR 渐近最优性，并通过 16 电平 LDPC 方案获得 0.65 dB 成形增益。
2024-12-02 cs.IT math.IT
Mapper Side Geometric Shaping for QAM Constellations in 5G MIMO Wireless Channel with Realistic LDPC Codes
在无线通信系统中，存在用于信号传输的许多阶段。其中，映射和解映射将比特序列转换为复数序列，反之亦然。这个操作是由星座系统来完成的--由复平面上的一组标记点来完成。通常，星座的几何形状是固定的，并且星座点是均匀间隔的，例如，相同的正交幅度调制（QAM）用于宽范围的信噪比（SNR）。通过消除星座的一致性，可以实现更大的容量值。由于当前标准的限制，很难在映射器或解映射器侧改变星座。在这种情况下，可以使用原始方法仅在映射器或解映射器侧优化星座。通过容量的数值计算，说明了最佳几何星座的选择依赖于信噪比。通过最大化互信息（MI）来进行优化。MI函数描述通过具有最佳编码的信道传输的信息量。为了证明这种方法的有效性，我们使用现实的LDPC码和MIMO 5G OFDM信道在现代物理级Sionna仿真器中提供了数值实验。
2023-03-05 cs.IT cs.NI eess.SP
Adaptive Coding and Channel Shaping Through Reconfigurable Intelligent Surfaces: An Information-Theoretic Analysis
研究了一种由可重构智能表面（RIS）辅助的通信链路，其中发射机可以通过有限速率控制链路来控制RIS的状态。信道状态信息（CSI）在接收机处基于导频辅助信道估计来获取，并且其可以与发射机共享或不共享。考虑准静态衰落信道与不完善的CSI，实现能力的信令示出实现联合编码的发送信号和响应的RIS。这证明了基于RIS的调制或“单RF MIMO”系统的信息理论最优性。此外，提出了一种新的信令策略，基于单独的分层编码，使实际的连续消除型解码在接收机。数值实验表明，固定的RIS的反射模式，无论传输的信息，以最大限度地提高可实现的速率是严格次优的传统计划，并优于所提出的自适应编码策略在所有实际的信噪比（SNR）水平。
2020-12-01 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Dual Mode IEEE 802.15.4 Digital Baseband Receiver for Diverse IoT Applications
IEEE 802.15.4作为低速率无线个域网（LR-WPAN）在物联网中占据中心地位。该标准规定了具有半正弦脉冲整形的偏移正交相移键控物理层（O-QPSK PHY），其可以在M进制PSK信号（具有偏移的QPSK信号）的类别下进行分析，或者作为最小相移键控（MSK）信号进行分析。多进制PSK解调要求完美的载波，并且具有最小的误差。MSK信号属于连续相位频移键控，可以进行非相干解调，但误码性能不太好。在我们的论文中，IEEE 802.15.4 PHY的这种双重性质被利用来提出一种包括QPSK解调器链和MSK解调器链的双模接收器作为单个片上系统。该模式可以根据应用的类型或基于来自所提出的接收器中采用的信噪比（SNR）指示器的反馈来手动配置。对于较低的SNR，选择M进制PSK链，对于较高的SNR，选择MSK链。针对两个解调器链详细分析了这些属性中的每一个，并且我们继续证明MSK检测可以用于低功耗、低复杂度和低延迟，而QPSK检测用于最小错误。
2016-10-27 cs.IT math.IT
Bandwidth Efficient and Rate-Matched Low-Density Parity-Check Coded Modulation
提出了一种新的编码调制方案。在发射机处，分布匹配器和系统二进制编码器的级联执行概率信号整形和信道编码。在接收器处，逐位解映射器的输出被馈送到二进制解码器。不执行迭代解映射。速率自适应是通过调整输入分布和发射功率来实现的。该方案适用于具有等距信号点的双极性幅移键控（ASK）星座，并且它直接适用于二维正交幅度调制（QAM）。该方案采用DVB-S2低密度奇偶检验（LDPC）码实现。在1 e-3的帧出错率下，新方案仅使用5种模式，在1到5 bits/s/Hz之间的任何频谱效率下，在AWGN容量0.5log 2（1+SNR）的小于1dB范围内运行，即，4-ASK码率为2/3，8-ASK码率为3/4，16-ASK和32-ASK码率为5/6，64-ASK码率为9/10。
2015-04-22 cs.IT math.IT
